In den heutigen schnurlosen Telefonsystemen oder den Mobil- funksystemen wird häufig die GMSK-Modulation eingesetzt. Bei diesen Modulationssystemen mit vorgeschaltetem Gaußfilter, sogenannten GMSK-Modulationssystemen (Gaussian Minimum Shift Keying-Modulationssystemen) wird ein Trägersignal mit einem gaußgefilterten digitalen Datensignal moduliert. Zur Modula- tion kann dabei eine Frequenzmodulation (FM-Modulation) oder eine Quadraturmodulation verwendet werden. Da die Quadratur- modulation sehr genau zueinander passende lineare I und Q Pfade und zusätzlich einen Phasenschieber und einen Mi- schungsbaustein benötigt, ist sie relativ aufwendig zu reali- sieren. Aus Kostengründen wird daher häufig die einfacher zu implementierende FM-Modulation eingesetzt.

Bei der FM-Modulation wird ein spannungsgesteuerter Oszilla- tor, ein sogenannter VCO (Voltage Controlled Oscillator) ver- wendet. Das zur Modulation eingesetzte digitale Datensignal wird dazu zunächst mittels eines Gaußfilters gefiltert. Das Gaußfilter sorgt für eine gewisse Glättung der digitalen Rechtecksignale, die das eigentliche Datensignal darstellen.

Es stellt gewissermaßen einen Tiefpaß dar und sorgt dafür, daß nicht zu abrupte Phasensprünge auftreten. Dadurch kann ein schmalbandigeres moduliertes Trägersignal erreicht wer- den. Das am Ausgang des Gaußfilters sich ergebende Signal steuert dann den spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) an.

Das Gaußfilter kann auf verschiedene Arten verwirklicht wer- den. Es kann beispielsweise als analoges Filterelement mit diskreten Bauelementen aufgebaut werden, wie das bei den schnurlosen DECT-Telefonen der Firma Siemens verwirklicht wird. Oder es kann als ein digitales Filter ausgebildet wer- den, wie dies beispielsweise bei den schnurlosen Telefonen der Firmen Phillips und NSC verwirklicht wird.

Bei den bisher üblichen GMSK-Filtern erfolgte eine digitale Vorverarbeitung und anschließend eine Digital-Analog-Umwand- lung durch einen X-Bit Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler).

Bei dieser Digital-Analog-Umwandlung gibt es, wie bei jeder Digital-Analog-Umwandlung, durch die Stufenfunktion des D/A- Wandlers zwangsläufig Quantisierungsfehler. Die Quantisie- rungsfehler können durch ein Verkleinern der im D/A-Wandler auftretenden Stufen vermindert werden, indem dessen Auflösung und damit dessen Bitbreite erhöht werden.

Übliche D/A-Wandler, die nach dem Stromquellenprinzip arbei- ten, weisen binär gewichtete Stromquellen auf. Die einzelnen Stromquellen geben hierbei Ströme ab, die ein binäres Vielfa- ches eines Referenzstromes Iref darstellen. Sie haben also die Größe Iref, 2*Iref, 4*Iref... 2^N*Iref. Durch einfaches Addieren kann damit jeder digitale Wert eingestellt werden.

Ein Problem bei diesen D/A-Wandlern tritt dadurch auf, daß sich beim Umschalten auf das höchstwertigste Bit (MSB) eine Umschaltung von der Summe aller Referenzströme, außer des größten Referenzstromes, auf den größten Referenzstrom vorge- nommen wird. Wenn jetzt die Referenzströme nicht genau abge- stimmt sind, was in der Praxis nahezu immer der Fall ist, gibt es einen Sprung in der Wandlerkennlinie. Dadurch können Hochfrequenz-Seitenbandsignale erzeugt werden, die eine vor- geschriebene Seitenbandunterdrückung verletzen.

Bei D/A-Wandlern mit einem Spannungsausgang werden Referenz- spannungen addiert. Die Spannungen können aktiv über einen Puffer oder passiv über Widerstände addiert werden. Bei der

passiven Version ist aber der Ausgangswiderstand nicht kon- stant und relativ hochohmig. Außerdem eignen sich Widerstände nicht besonders gut für die Integration, da sie viel Flache für ihre Implementierung benötigen. Oblicherweise werden da- her die Spannungen über einen Puffer addiert. Dieser muß eine ausreichend hohe Bandbreite (hier in der Größenordnung von 10 MHz) aufweisen. Ein solcher Puffer benötigt aber auch eine relative große Flache für seine Implementierung und ver- braucht viel Strom.

Zusätzlich benötigen die üblichen D/A-Wandler ein digitales Filter. Dieses wird häufig als in einem Festwertspeicher (ROM) abgelegte Tabelle verwirklicht.

Die verwendeten GMSK-Filter sollen im Zuge der immer weiter- gehenden Miniaturisierung elektronischer Geräte auf minimaler Flache verwirklicht werden. Gleichzeitig sollen die Filter aber eine möglichst große Genauigkeit aufweisen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein GMSK Filter bereitzustellen, daß auf einer minimalen Flache imple- mentiert werden kann und das eine möglichst große Genauigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße digitale GMSK- Filter gelöst. Dieses Filter verwendet für den D/A-Wandler einen parallelen D/A-Wandler mit Stromausgang. Das analoge Ausgangssignal besteht dabei aus einem Gesamtstrom, der sich aus der additiven Zusammensetzung von Einzelströmen aus ein- zelnen Stromquellen ergibt.

Bei den beim erfindungsgemäßen Filter verwendeten Stromquel- len handelt es sich um sogenannte Differenzstromquellen. Die Bezeichnung"Differenzstromquelle"soll dabei darauf hinwei- sen, daß sie jeweils den Strom liefern, der notwendig ist, um von einer Stufe der Wandlerkennlinie auf die nächstes Stufe zu kommen. Die notwendige Chipfläche für die Realisierung des

Filters wird dabei nur durch den maximalen Summenstrom be- stimmt und nicht durch die Anzahl der Stromquellen.

Die einzelnen Ströme der Differenzstromquellen können in ei- nem externen Widerstand direkt in die für die Ansteuerung des VCO benötigte Steuerspannung umgewandelt werden, so daß im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten D/A- Wandlern kein Ausgangspuffer notwendig ist.

Die Stromwerte der Differenzstromquellen sind dabei nicht li- near sondern gaußförmig gewichtet. Dadurch kann auf eine di- gitale Filterung verzichtet werden.

Spannungsgesteuerte Oszillatoren (VCOs) weisen, insbesondere wenn dabei Varaktoren verwendet werden, eine große Streuung ihrer Betriebsparameter auf. Darum muß bei der Produktion die Ansteuerspannung abgeglichen werden, um einen vorbestimmten Frequenzhub des VCO zu erreichen. Dieser Modulationshubab- gleich kann beim erfindungsgemäßen GMSK-Filter über eine Ab- stimmung des Referenzstromes der Differenzstromquellen erfol- gen.

Insgesamt verwirklicht das erfindungsgemäße digitale GMSK- Filter ein Filter, das auf einer kleinen Chipfläche implemen- tiert werden kann, die nur durch den maximalen Summenstrom bestimmt wird. Das Filter benötigt keinen Ausgangspuffer. Es wird durch die gaußförmige Gewichtung der Ströme der Diffe- renzstromquellen ein Verzicht auf eine digitale Filterung er- reicht. Außerdem kann dadurch eine exakte gaußförmige Wand- lerkennlinie verwirklicht werden.

Nachfolgend erfolgt eine detailliertere Erläuterung des er- findungsgemäßen digitalen GMSK-Filters anhand der Zeichnungs- figuren.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsge- mäßen digitalen GMSK-Filters.

Figur 2 zeigt in einer Tabelle die Dimensionierung der Strom- quellen und des sich aus der Zusammenschaltung der Stromquel- len ergebenden Gesamtstromes.

Figur 3 zeigt ein Ausgangssignal eines GMSK-Modulators, bei dem das erfindungsgemäße GMSK-Filter Anwendung gefunden hat.

Figur 4 zeigt in einer Tabelle, welche Stromquellen beim er- findungsgemäßen GMSK-Filter bei einer Modulationssequenz mit dem Werten 0011 nacheinander geschaltet werden.

Figur 5 zeigt in einer Tabelle, welche Stromquellen beim er- findungsgemäßen GMSK-Filter bei einer Modulationssequenz mit den Werten 00101 nacheinander geschaltet werden.

Figur 6 zeigt in einer Tabelle, das Einstellen der Schiebe- richtung des Schieberegisters zur Ansteuerung der Stromquel- len Figur 7 zeigt in Tabellenform die Entscheidung für das Durch- laufen der langen Schleife oder der kurzen Schleife des Schieberegisters zur Ansteuerung der Stromquellen.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsge- mäßen digitalen GMSK-Filters. Das GMSK-Filter weist in seinem oberen Teil vierzehn einzelne Stromquellen Il bis I14 auf.

Ihre individuellen unterschiedlichen Stromwerte werden mit Hilfe eines Referenzstromes Iref erzeugt. Sie können über insgesamt vierzehn Schalter bl bis bl4 individuell auf eine gemeinsame Leitung geschaltet werden. Die Bezeichnung VDDTXDA bezeichnet dabei die Versorgungsspannung für die Stromquel- len.

Im unteren Teil ist in Figur 1 der Steuerlogikbaustein für das Schalten der einzelnen Stromquellen gezeigt. Er besteht

im wesentlichen aus einem durch die einzelnen Zellen angedeu- teten Schieberegister. Die Logik für das Schalten der Strom- quellen arbeitet mit einem 18-Bit Thermometer-Code. Dabei wird eine"logische 1"von links und eine"logisch 0"von rechts in das Schieberegister geschoben, was in der Zeichnung durch die"1"an der linken Seite des Schieberegister und die "0"an der rechten Seite des Schieberegister angedeutet ist.

Die Schieberichtung ist schaltbar zwischen"Stop","Links" und"Rechts". Der Schiebetakt beträgt im hier dargestellten Ausführungsbeispiel 10,368 MHz und wird, wie hier an der lin- ken Seite des Logikbausteines dargestellt, von außen dem Steuerlogikbaustein zugeführt. Die genaue Funktion des Schie- beregisters wird weiter unten anhand der Figuren 4 und 5 noch näher erläutert. Dem Steuerlogikbaustein werden, wie an der linken Seite des Bausteins angedeutet, unter anderem das Si- gnal TXDAQ, das die zu sendende Bitfolge darstellt, der Takt 1,152 MHz, das ist der Takt, mit dem die zu sendenden Bits ankommen, und der oben schon angegebene Schiebetakt 10,368 MHz zugeführt. Außerdem weist der Steuerlogikbaustein noch einen RESETQ-Eingang auf, mit dem er in einen definierten Ausgangszustand zurückgesetzt werden kann. Im Steuerlogikbau- stein ist unter dem Schieberegister noch ein Speicher ange- deutet, da man das Signal TXDA sowohl zum Zeitpunkt n als auch zum Zeitpunkt n+1 benötigt.

Figur 2 zeigt in einer Tabelle die Dimensionierung der Strom- quellen und des sich aus der Zusammenschaltung der Stromquel- len ergebenden Gesamtstromes. In der linken Spalte sind die vierzehn hier verwendeten Stromquellen I1 bis I14 aufgeführt.

In der mittleren Spalte erkennt man den Stromwert jeder ein- zelnen Stromquelle. Die Stromwerte der einzelnen Stromquellen werden so gewählt, daß mit ihnen durch wechselnde Zusammen- schaltung der Stromquellen möglichst fehlerfrei eine gaußsche Wandlerkennlinie erzielt werden kann. In der rechten Spalte ist der sich aus der sukzessiven Addition der Teilströme der einzelnen Stromquellen ergebenden Gesamtstrom dargestellt.

Bei den angegebenen Strömen handelt es sich um relative

Werte, das heißt, auf den Gesamtstromwert 1,0 hin normierte Größen.

Figur 3 zeigt ein Ausgangssignal eines GMSK-Modulators, bei dem das erfindungsgemäße GMSK-Filter Anwendung gefunden hat.

Am oberen Rand ist ein Beispiel einer Folge binärer Werte, die zur Modulation verwendet werden sollen, angegeben. Es handelt sich hier um die Folge 001010011. Die untere waagrechte Achse ist die Zeitachse und die linke senkrechte Achse gibt den relativen Gesamtstromwert an.

Figur 4 zeigt in einer Tabelle, welche Stromquellen beim er- findungsgemäßen GMSK-Filter bei einer Modulationssequenz mit dem Werten 0011 nacheinander geschaltet werden. Bei einer 0011 Sequenz der binären Modulationswerte wird eine soge- nannte lange Schleife des Schieberegister mit dem Thermome- ter-Code durchlaufen.

Figur 5 zeigt in einer Tabelle, welche Stromquellen beim er- findungsgemäßen GMSK-Filter bei einer Modulationssequenz mit den Werten 00101 nacheinander geschaltet werden. Bei der hier dargestellten 00101 Sequenz wird die sogenannte kurze Schlei- fe des Schieberegisters mit dem Thermometer-Code durchlaufen.

Der im Schieberegister verwendete Code zur Ansteuerung der einzelnen Stromquellen wird Thermometer-Code genannt, da man ihn sich wie ein Thermometer vorstellen kann, bei der die Quecksilbersäule auf und ab läuft. Das heißt, es wird immer nur ein Bit mehr oder ein Bit weniger zu"logisch Eins". Alle niederwertigeren Bits weisen dabei den Pegel"logisch Eins" auf. Das hier verwendete Schieberegister mit dem Thermometer- Code hat eine kurze und eine lange Schleife. Die kurze Schleife wird für 010 oder 101 Bitfolgen durchlaufen, die lange Schleife wird dagegen für 0011 oder 1100 Bitfolgen durchlaufen. Die Entscheidung, ob die kurze oder die lange Schleife durchlaufen wird, wird beim Schalten der Stromquelle 17 durchgeführt. In der langen Schleife wird das Schieberegi-

ster immer entweder ganz mit"logischen Einsen"gefüllt, oder es wird ganz geleert, das heißt, vollständig mit"logischen Nullen"gefüllt. In der kurzen Schleife wird die Schieberich- tung an Position 5 und Position 13 geändert, und das Schieben für einen Takt unterdrückt. In langen Schleifen kann die Schieberichtung mit jeder steigenden Flanke des Modulations- taktes (hier 1,152 MHz) geändert werden. Die Schieberichtung hängt vom nächsten zu modulierenden Bit ab.

Die Entscheidung für die Schieberichtung ist in Figur 6 noch- mals tabellarisch dargestellt.

In Figur 7 ist in Tabellenform die Entscheidung für das Durchlaufen der langen Schleife oder der kurzen Schleife ge- zeigt.

In beiden Figuren bezeichnet TXDA (n) das Modulationsbit, ge- nauer gesagt den Wert des Modulationsbits, zum Zeitpunkt n, und TXDA (n+1) bezeichnet den Wert des Modulationsbits zum Zeitpunkt n+1.

Insgesamt liefert die vorliegende Erfindung ein digitales GMSK-Filter, bei dem kein getrenntes digitales Filter notwen- dig ist, da die"Filterung"schon durch die nichtlineare Ge- wichtung der Stromquellen erreicht wird. Durch die Ansteue- rung der Stromquellen über ein Schieberegister mit Thermome- ter-Code wird immer nur jeweils eine Stromquelle zugeschaltet beziehungsweise abgeschaltet, so daß immer ein monotoner An- stieg beziehungsweise Abfall des Ausgangsstromes erreicht wird. Durch eine individuelle Gewichtung der einzelnen Strom- quellen können die Abtastwerte praktisch ohne Quantisierfeh- ler erzielt werden. Es wird kein Ausgangspuffer benötigt, da die Ströme einfach in einem Lastwiderstand addiert werden können.